iOS 底层 day12 runtime method详解

一、class_rw_t 数据结构

Method 相关结构体以及存贮结构

二、method_t 数据结构

method_t

• 和其他编程语言一样，一个方法我们需要保存它的函数名、 返回值、 参数、 函数地址

1. SEL

• SEL 代表方法名/函数名，一般叫做选择器，底层结构跟 char* 类似，我们可以把它看成方法名字符串

• 可以通过 @selector() 和 sel_registerName() 获得

• 可以通过 sel_getName() 和 NSStringFromSelector() 转成字符串

• 不同类中相同名字的方法，所对应的方法选择器是相同的

SEL sel1 = @selector(setTest:);
SEL sel2 = sel_registerName("setTest:");
// 打印日志
(lldb) p/x sel1
(SEL) $0 = 0x00007fff3a201718 "setTest:"
(lldb) p/x sel2
(SEL) $1 = 0x00007fff3a201718 "setTest:"

• 换句话说：名字相同的方法，内存中只会保存一份 SEL

2. IMP

注意图中红框位置

• 由此我们可以得出 IMP 所存放的就是函数的地址

3. Types

• types 采用了类型编码技术(TypeEncodings)，存贮方法的返回值类型和参数类型

• 简单来说就是将各种类型映射成各种符号，这个对照表苹果官网有，类似于如下：

部分对照表

• 接下来，我们拿一个具体方法解析一下

图解 types

三、cache_t 方法缓存

struct objc_class : objc_object {
    Class isa;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
}

我们之前学过，当我们调用一个实例方法时，会先从 isa 指针入手，查找类对象的方法列表，然后使用 superclass 逐级查询父类的类对象方法列表。而我们现实代码中，通常来说都有一些常用的方法，如果每次都要走上面的步骤去查找，效率就会显得比较低。所以苹果设计了方法缓存机制,让方法缓存在cache中。

图解整个过程

有如下代码结构：

• Person 继承自 NSObject，有 - (void)personTest; 方法
• Student 继承自 Person，有 - (void)studentTest; 方法
• GoodStudent 继承自 Student，有 - (void)goodStudentTest; 方法

1. 当我们调用 GoodStudent 的 - (void)personTest; 方法，该方法会被缓存到哪里？

int main(int argc, const char * argv[]) {
    GoodStudent *goodStudent = [[GoodStudent alloc] init];
    mj_objc_class *goodSudentClass = (__bridge mj_objc_class *)[GoodStudent class];
    mj_objc_class *personClass = (__bridge mj_objc_class *)[Person class];
    NSLog(@"断点1");
    [goodStudent personTest];
    NSLog(@"断点2");
    return 0;
}

• 断点1，我们观察 goodSudentClass 的 cache 属性 获得 _occupied = 1

• 断点1，我们观察 personClass 的 cache 属性 获得 _occupied = 0

• 断点2，我们观察 goodSudentClass 的 cache 属性 获得 _occupied = 2

• 断点2，我们观察 personClass 的 cache 属性 获得 _occupied = 0

• 为什么- (void)personTest; 方法未调用时候， goodSudentClass 的 cache 属性的 _occupied = 1呢？别忘记了 -(id)init; 方法哟

• 由此，我们可以得出子类调用父类的方法时，父类方法会被缓存到子类类对象的方法缓存列表中

2. 上面提到方法缓存列表是一个散列表，如何证明，OC 内部使用的散列算法是 @selctor(funName) & mask 这种算法呢？方法一:从源码中寻找

源码中缓存列表查找过程

3. 上面提到方法缓存列表是一个散列表，如何证明，OC 内部使用的散列算法是 @selctor(funName) & mask 这种算法呢？方法二:从代码中证明

• 我们编写如下代码

int main(int argc, const char * argv[]) {
    GoodStudent *goodStudent = [[GoodStudent alloc] init];
    mj_objc_class *goodSudentClass = (__bridge mj_objc_class *)[GoodStudent class];
    
    [goodStudent studentTest];
    [goodStudent personTest];
    
    
    int begin1 = (unsigned long)@selector(studentTest) & 3;
    int begin2 = (unsigned long)@selector(init) & 3;
    int begin3 = (unsigned long)@selector(personTest) & 3;
    
    NSLog(@"studentTest-index:%d",begin1);
    NSLog(@"init-index:%d",begin2);
    NSLog(@"personTest-index:%d",begin3);
    
    bucket_t *buckets = goodSudentClass->cache._buckets;
    
    for (int i = 0; i <= goodSudentClass->cache._mask ; i++) {
        bucket_t bucket = *(buckets+i);
        printf("索引值:%d , 方法名:%s , 方法地址:%p \n",i,bucket._key, bucket._imp);
    }
    
    NSLog(@"断点1");
    return 0;
}

• 输出日志如下（真机运行 arm64）：

 Demo[3887:171505] studentTest-index:3
 Demo[3887:171505] init-index:1
 Demo[3887:171505] personTest-index:3
索引值:0 , 方法名:(null) , 方法地址:0x0 
索引值:1 , 方法名:init , 方法地址:0x1055891ad 
索引值:2 , 方法名:personTest , 方法地址:0x104c575d0 
索引值:3 , 方法名:studentTest , 方法地址:0x104c575a0 

• 我们发现 -(id)int 和 -(void)studentTest 方法的索引值和我们计算出来的一致

• 然而-(void)personTest 方法因为也是 3，这就发生了重复，这种重复我们叫做哈希碰撞

• 所以 -(void)personTest 需要另外找个位置存贮，从上述源码分析中，我们发现 return i ? i-1 : mask; 充分说明会往上找位置，所以 -(void)personTest被存贮在了索引为 2的位置。这一点，我们从代码中也验证成功^_

4. 如果方法缓存列表 满了会怎么做呢？

方法缓存散列表扩容示意图

• 当缓存占用的长度是总长度的 3/4 时，会进行扩容
• 新缓存列表长度是旧的两倍
• 旧的列表会被释放，不会覆盖到新的列表